Blog Guru Fisika Cek Gu Syarifah: MODUL GERAK LURUS

GERAK LURUS

A. Tujuan Pembelajaran

Setelah kegiatan pembelajaran ini diharapkan anak mampu:

Menjelaskan karakteristik benda yang disebut bergerak
Menganalisis besaran-besaran fisis pada gerak lurus dengan kecepatan konstan (tetap) dan gerak lurus dengan percepatan konstan (tetap) berikut penerapannya dalam kehidupan sehari-hari misalnya keselamatan lalu lintas
Menyajikan data dan grafik hasil percobaan gerak benda untuk menyelidiki karakteristik gerak lurus dengan kecepatan konstan (tetap) dan gerak lurus dengan percepatan konstan (tetap) berikut makna fisisnya.

B. Uraian Materi

Pada kegiatan pembelajaran ini anak akan belajar tentang besaran-besaran gerak lurus seperti: Posisi, Perpindahan, Jarak, Waktu, Kelajuan dan Kecepatan, percepatan dan perlajuan serta kalian juga akan belajar tentang gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Di pertemuan sebelumnya kalian telah mempelajari tantang besaran vektor dan skalar. Sebagai kegiatan awal berdasarkan apa yang kalian ketahui, jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini

Apakah yang dimaksud dengan gerak ?

Kapan suatu benda dikatakan bergerak ?

1. Gerak

a. Pengertian Gerak

Gerak adalah proses berpindahnya suatu benda dari satu titik ke titik lain. Syarat utama benda dikatakan bergerak adalah adanya perubahan posisi benda terhadap titik acuan. Karena titik acuan bisa berbeda-beda, maka gerak benda bersifat relatif. Artinya, benda yang bergerak menurut acuan A belum tentu bergerak untuk acuan B. Salah satu jenis gerak yang umum adalah gerak lurus. Sesuai dengan sebutannya, gerak lurus adalah gerak benda yang lintasannya berupa garis lurus atau lintasan yang relatif lurus pada selang waktu tertentu.

Suatu benda dikatakan bergerak jika benda itu mengalami perubahan kedudukan terhadap titik tertentu sebagai acuan. Jadi, gerak adalah perubahan posisi atau kedudukan terhadap titik acuan tertentu. Gerak juga dapat dikatakan sebagai perubahan kedudukan suatu benda dalam selang waktu tertentu.

Gambar Titik acuan

Sumber gambar https://semi-yanto.blogspot.com/2022/08/gerak-benda.html

Pada suatu hari Juma berangkat dari rumah menuju ke sekolah untuk membeli belajar. Jika kita tinjau gambar di atas, terdapat dua titik acuan yaitu rumah sebagai titik acuan 1 dan sekolah sebagai titik acuan 2. Jika kita menggunakan rumah sebagai titik acuan, maka juma dikatakan bergerak menjauh dari titik acuan sedangkan jika kita menganggap pasar sebagai titik acuan maka juma dikatakan bergerak mendekati titik acuan.

b. Posisi atau Kedudukan

Posisi merupakan besaran vektor yang menyatakan kedudukan suatu benda terhadap titik acuan. Kedudukan tersebut dinyatakan dalam besar dan arah.

Gambar : Ilustrasi Posisi atau Kedudukan

sumber :https://dessytarunaputri.wordpress.com/kelas-ix/gerak/

Pada gambar di atas. Jika titik B sebagai acuan maka Posisi A = - 4 meter dari A Jika titik B sebagai acuan maka Posisi C = 4 meter dari B Sebuah benda dikatakan bergerak jika posisinya telah berubah terhadap titik acuan.

c. Jarak dan Perpindahan

Jarak adalah panjang keseluruhan lintasan yang ditempuh. Sedangkan, perpindahan adalah panjang perubahan posisi. Perpindahan (Δr) adalah perubahan posisi benda dalam waktu tertentu. Perpindahan dapat dirumuskan sebagai berikut:

Karena perpindahan merupakan besaran vektor, sehingga perpindahan mempunyai arah. Cara menentukan nilai arah pada perpindahan adalah sebagai berikut :

Contoh Soal

Seseorang berlari ke arah timur sejauh 400 m, kemudian belok ke utara sejauh 300 m Tentukan jarak dan perpindahannya?

d. Kecepatan dan Kelajuan

Kecepatan dan kelajuan dikenal dalam perubahan gerak. Kecepatan termasuk besaran vektor, sedangkan kelajuan merupakan besaran skalar. Besaran vektor memperhitungkan arah gerak, sedangkan besaran skalar hanya memiliki besar tanpa memperhitungkan arah gerak benda. Kecepatan merupakan perpindahan yang ditempuh tiap satuan waktu, sedangkan kelajuan didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

Kecepatan Rata-Rata dan Kelajuan Rata-Rata

Kecepatan rata-rata v didefiniskan sebagai perpindahan yang ditempuh terhadap waktu. Jika suatu benda bergerak sepanjang sumbu - x dan posisinya dinyatakan dengan koordinat -x, Kelajuan rata-rata merupakan jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:

Kecepatan Sesaat

Kecepatan sesaat merupakan kecepatan benda pada saat tertentu. Kecepatan inilah yang ditunjukkan pada jarum speedometer. Kecepatan sesaat pada waktu tertentu adalah kecepatan rata-rata selama selang waktu yang sangat kecil mendekati nol, kecepatan sesaat dinyatakan oleh persamaan:

e. Percepatan

Di dalam kehidupan sehari-hari, sangatlah sulit kita jumpai sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan konstan. Pasti benda akan mengalami perlambatan atau penambahan kecepatan (dipercepat) dalam selang waktu tertentu. Perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu inilah kemudian kita namakan sebagai percepatan. Percepatan merupakan besaran vektor sehingga nilainya bisa positif atau negatif. Percepatan positif artinya bahwa arah percepatan searah dengan arah perpindahan benda, dengan kata lain gerakannya akan dipercepat. Sedangkan percepatan yang bernilai negatif artinya bahwa gerakan benda sedang diperlambat. Besarnya percepatan dinamakan sebagai perlajuan.

Perlajuan merupakan besaran skalar. Percepatan adalah perubahan kecepatan dan atau arah dalam selang waktu tertentu. Percepatan merupakan besaran vektor. Percepatan berharga positif jika kecepatan suatu benda bertambah dalam selang waktu tertentu. Percepatan berharga negatif jika kecepatan suatu benda berkurang dalam selang waktu tertentu. Sebuah benda yang kecepatannya berubah tiap satuan waktu dikatakan mengalami percepatan. Sebuah mobil yang kecepatannya diperbesar dari nol sampai 90 km/jam berarti dipercepat. Apabila sebuah mobil dapat mengalami perubahan kecepatan seperti ini dalam waktu yang lebih cepat dari mobil lainnya, maka dikatakan bahwa mobil tersebut mendapat percepatan yang lebih besar. Dengan demikian, percepatan menyatakan seberapa cepat kecepatan sebuah benda berubah. Percepatan Rata-Rata Tiap benda yang mengalami perubahan kecepatan, baik besarnya saja atau arahnya saja atau kedua-duanya, akan mengalami percepatan.

Percepatan rata-rata ( a ) adalah hasil bagi antara perubahan kecepatan ( Δv ) dengan selang waktu yang digunakan selama perubahan kecepatan tersebut ( Δt ). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

Percepatan juga termasuk besaran vektor, tetapi untuk gerak satu dimensi kita hanya perlu menggunakan tanda positif (+) atau negatif (-) untuk menunjukkan arah relatif terhadap sistem koordinat yang dipakai.

Percepatan Sesaat

Percepatan sesaat adalah perubahan kecepatan dalam waktu yang sangat singkat. Seperti halnya menghitung kecepatan sesaat, untuk menghitung percepatan sesaat, kita perlu mengukur perubahan kecepatan dalam selang waktu yang singkat (mendekati nol). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut. Percepatan sesaat dapat didefinisikan sebagai percepatan rata-rata pada limit Δt yang menjadi sangat kecil, mendekati nol. Percepatan sesaat (a) untuk satu dimensi dapat dituliskan sebagai berikut:

https://idschool.net/sma/percepatan-rata-rata-dan-sesaat/

Dalam hal ini Δv menyatakan perubahan yang sangat kecil pada kecepatan selama selang waktu Δt yang sangat pendek. Perhatikan dengan teliti bahwa kecepatan menunjukkan seberapa cepat posisi berubah sementara seberapa cepat kecepatan berubah disebut sebagai percepatan.

CONTOH SOAL

Sebuah mobil melaju kencang dengan kecepatan 90 km/jam. Pada saat pengemudi mobil menginjak rem, laju mobil mengalami perlambatan tetap sebesar 5 m/s2. Waktu yang dibutuhkan mobil hingga berhenti adalah ….

Pembahasan:
Informasi yang diperoleh dari soal adalah sebagai berikut.kecepatan awal: v1 = 90 km/jam

kecepatan akhir: v2 = 0 km/jam (sampai mobil berhenti/tidak ada kecepatan)
Perlambatan yang terjadi pada mobil: – 5 m/s2 (ada tanda negatif dikarenakan merupakan perlambatan yang arahnya berlawanan dengan kecepatan awal)
waktu mulai mengerem: t1 = 0 s (waktu dimulainya perlambatan)

Perhatikan bahwa kecepatan awaldan kecepatan akhir memiliki satuan km/jam. Sedangkan perlambatan memiliki satuan m/s2. Sehingga, kita perlu mengubah salah satu satuan agar sesuai. Pada soal ini akan dirubah satuan km/jam ke m/s.

2. Gerak Lurus

a. Pengertian Gerak Lurus

Pernahkan kamu memperhatikan kereta api yang bergerak diatas relnya?

Apakah lintasannya berbelok-belok?

Bahwasannya lintasan kereta api adalah garis lurus, karena kereta apai bergerak pada lintasan yang lurus, maka kereta api mengalami gerak lurus. Jika masinis kereta api menjalankan kereta api dengan kelajuan yang sama, kereta api akan menempuh jarak yang sama.

Gambar . Lintas rel Kereta Api

Sumber : https://www.fisikabc.com/2017/05/gerak-lurus-beraturan.html

Benda yang bergerak dengan kecepatan tetap dikatakan melakukan gerak lurus beraturan, jadi syarat benda bergerak lurus beraturan apabila gerak benda menempuh lintasan lurus dan kelajuan benda tidak berubah.

Gerak lurus adalah gerak benda yang lintasannya berupa garis lurus atau lintasan yang relatif lurus pada selang waktu tertentu. Gerak lurus dibedakan menjadi dua yaitu gerak lurus dengan kecepatan tetap yang disebut dengan Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan gerak lurus dengan percepatan tetap yang disebut dengan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB).

b. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Gerak Lurus Beraturan adalah gerak suatu benda pada lintasan yang lurus di mana pada setiap selang waktu yang sama, benda tersebut menempuh jarak yang sama (gerak suatu benda pada lintasan yang lurus dengan kelajuan tetap). Pada gerak lurus beraturan, benda menempuh jarak yang sama dalam selang waktu yang sama pula.

Ciri – ciri benda tersebut mengalami GLB adalah :

1. Berada pada sebuah lintasan yang berupa garis lurus atau masih dapat dianggap sebagai lintasan yang lurus

2. Kecepatan benda tetap atau konstan

3. Tidak Mempunyai percepatan (a=0)

4. Pada kecepatan berbanding lurus dengan perpindahan dan berbanding terbalik dengan waktu.

Contoh Soal

Seorang atlet sepeda, menempuh jarak 18 km selama 30 menit. Berapakah kecepatan dari atlet sepeda tersebut?

Diketahui :

s = 18 km (dijadikan meter –> 18 km x 1000 = 18000 meter)

t = 30 menit (dijadikan sekon –> 30 menit x 60 sekon = 1800 sekon)

Ditanya

v = ?

jawabannya

v = s/t

v = 18000/1800

v = 10 m/s

Contoh Soal 2

Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Pada jarak 18 km dari arah yang berlawanan, sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 90 km. kapan dan dimana kedua mobil akan berpapasan?

Penyelesaian

v1 = 72 km/jam = 20 m/s

v2 = 90 km/jam = 25 m/s

Jarak kedua mobil = PQ = 18 km = 18.000 m

Misalkan titik R merupakan titik dimana kedua mobil berpapasan, maka

PQ = PR + QR

Dengan:

PR = jarak tempuh mobil 1 (hijau)

QR = jarak tempuh mobil 2 (merah)

Sehingga:

PQ	= v1t + v2t
18.000	= (20t + 25t)
18.000	= 45t
45 t	= 18.000
t	= 400 s

PQ = v1t = (20 m/s)(400 s) = 8.000 m = 8 km

QR = v2t = (25 m/s)(400 s) = 10.000 m = 10 km

Jadi kedua mobil tersebut berpapasan setelah 400 s bergerak, dan setelah mobil pertama menempuh 8 km atau setelah mobil kedua menempuh jarak 10 km.

5. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

a. Pengertian GLBB

Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak suatu benda pada lintasan lurus dengan percepatan tetap (konstan). Percepatan tetap artinya baik besar maupun arahnya tetap. Perbedaan utama GLBB dan GLB (Gerak Lurus Beraturan) adalah GLB tidak mempunyai percepatan sedangkan GLBB mempunyai percepatan (a).
Nilai a (+) pada GLBB disebut percepatan sedangkan nilai a (-) pada GLBB disebut perlambatan. Contoh peristiwa GLB adalah ketika kita melempar bola bowling ke sasaran tembak, laju kereta api saat bergerak. Sedangkan contoh dari GLBB adalah saat pengereman mobil untuk membuat mobil berhenti, seorang pebalap menurunkan laju kendaraannya saat di tikungan.

b. Gerak lurus berubah beraturan

Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu obyek, di mana kecepatannya berubah terhadap waktu akibat adanya percepatan yang tetap. Akibat adanya percepatan rumus jarak yang ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik.